지난해 미국과 캐나다의 연구진은 플로스 원(PLOS ONE)에 얼음으로 전기 배터리를 만들었다고 보고했습니다. 전기 출력은 0.1밀리와트에 불과합니다. 그러나 이것은 앞으로 있을 좋은 일의 징조일 수 있습니다. 과학자들은 두 계절에 걸쳐 전기를 생산할 전기화학 전지를 설계하고 제조했습니다.

Daniel Helman 박사와 Matthew Retallack 박사는 2015년 캐나다 몬트리올에서 열린 유럽 정치 연구 컨소시엄에서 만났습니다. Helman은 얼음에서 태양 전지판에 대한 아이디어를 발표하고 Retallack은 세션의 토론자였습니다.

"연구에 대한 상호 존중과 사랑이 있었다고 생각합니다"라고 Helman은 말합니다. 그들은 계속해서 다른 프로토타입을 개발했습니다. 최종 모델은 산을 사용하여 두 층의 얼음과 몇 가지 첨가제 사이의 pH 차이를 만드는 것으로 선정했습니다.

얼음에서 가장 이동성이 뛰어난 전하 운반체는 양성자이므로 pH 차이 때문에 양성자가 한 층에서 다른 층으로 이동한다고 생각하는 것이 합리적입니다. 하전 입자의 이동은 배터리가 전기를 생성하는 방식입니다.

이 경우 식염, 카올리나이트 점토 및 인산일칼륨은 무리아산(HCl)과 함께 하전 입자를 기증하거나 받는 데 도움이 됩니다. 메쉬 스크린과 시트 알루미늄이 전극으로 사용되었습니다.

실험에 사용된 재료는 모두 일반적으로 구할 수 있으며 일반적으로 안전한 것으로 간주됩니다. 더 최적화된 재료를 사용하여 무엇을 할 수 있을지 궁금합니다. 더욱이, 첨가된 감광성 입자는 아마도 염료에 감응한 태양 전지를 생산할 수 있습니다.

염료 감응 태양 전지에 대한 원래 실험은 시금치에서 채취한 엽록소를 사용하여 햇빛에 반응하여 국부적인 pH를 변화시켰습니다. 전기 출력은 작을지 모르지만 고위도에서 넓은 땅을 사용할 수 있다는 장점이 있습니다.

들판, 호수 또는 기타 탁 트인 땅은 화석 연료에서 벗어나려는 인류의 탐구에 안전하게 사용될 수 있습니다. 이 실험의 첨가제는 환경에서의 상대적 안전성을 위해 선택되었습니다.

얼음에서 전기를 생산한다는 사실은 현재 과학이 직면하고 있는 가장 지속적인 질문 중 하나를 밝혀 줍니다. 생명은 어디에서 왔는가? 현재의 생각은 유기체가 화산, 지열 지대 근처의 작은 연못 또는 대양 중부 능선 근처에서 유래했다는 것입니다. 그러나 문제가 있습니다. RNA는 막 없이 희석되어 촉매 역할을 할 수 없습니다.

얼음 설정은 이 문제를 해결합니다. RNA는 예를 들어 혜성이나 운석의 얼음 위의 작은 영역에 집중되어 있을 수 있습니다. 따라서 얼음에서 전기를 생성하는 것은 머치슨 운석과 같은 얼음 운석이나 초기 눈덩이 지구에서 자체 촉매 RNA를 사용하여 유기체 발달의 시작을 위한 원시 대사를 제공할 수 있습니다.

이 두 가지 아이디어는 그리 멀리 떨어져 있지 않습니다. 얼음으로 만든 태양 전지판은 일부 환경에서 유용할 수 있습니다. 그리고 생명의 기원에 대한 얼음 행성 가설은 왜 우리가 지금 지구에서 초기 단계를 못하는 지를 설명할 수 있습니다.

Helman 박사는 현재 사우스캐롤라이나주 스파턴버그에 있는 Wofford College에서 환경학 객원 조교수로 재직 중입니다. Retallack 박사는 토론토의 Carleton University에서 실험을 수행했습니다.

이상의 기사는 2024년 6월 10일 TeckXplore에 게재된 “Study explores ice-based electricity generation”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.

* 원문정보 출처 : Study explores ice-based electricity generation (techxplore.com)

* 추가정보 출처 : Electrochemical cells from water ice? Preliminary methods and results | PLOS ONE

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